寧波軟土地區鉆孔灌注樁施工技術研究

摘 要：該文結合寧波市北環快速路工程施工Ⅲ標段的樁基工程，介紹了寧波軟土地區鉆孔灌注樁的施工工藝，分析了寧波軟土地區樁基施工的關鍵技術，提出了樁基施工過程中常見問題的預防措施，從而為在寧波地區開展類似樁基工程施工提供參考。

關鍵詞：軟土 鉆孔灌注樁 施工

中圖分類號：TU7文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0023-02

1 工程概況

寧波市北環快速路工程施工Ⅲ標段位于寧波市江北區，工程西起洪塘中路，東止北海路（K4+808.5-K6+934.5），全長2127m。施工范圍包括：保通工程、高架橋、軌道交通（包括車站）、地面橋梁、雨、污水管道、給水管道、路燈、電纜溝、河道填挖、景觀綠化、公交站臺及交通環衛等配套設施。

主線高架為一體化高架（即橋梁和軌道交通雙層共建），橋梁內容包括主線高架、5-8#主線平行匝道、機場路立交局部拼寬和地面小橋改擴建2座（洋市河橋、登攀橋）。主線高架標準橫斷面為雙向六車道，橋面組成：0.5 m（防撞欄桿）+12.0（車行道）+0.5 m（防撞欄桿）+12.0（車行道）+0.5 m（防撞欄桿）=25.5 m；平行匝道為兩車道，橋面組成：0.5 m（防撞欄桿）+7.5 m（車行道）+0.5 m（防撞欄桿）=8.5 m。上部結構為預制小箱梁、疊合梁及部分現澆箱梁，下部為一體化雙層H型橋墩，墩臺基礎選擇鉆孔灌注樁基礎，直徑為、Ф1000兩種，以⑧3T層灰綠色粉質粘土、⑨1層粉質粘土及以下土層作為樁端持力層，樁長約61 m，雙層高架段樁基采用樁端壓漿工藝。

本工程共有Ф1200鉆孔灌注樁907根，Ф1000鉆孔灌注樁136根。混凝土強度均采用水下C30，主筋凈保護層厚度為75 mm。

2 地質特征

本標段最大鉆探深度為81 m.根據鉆探揭示地層分析，在建場地第四系覆蓋層厚度大于80 m，在勘探深度范圍內，地層根據其形成年代成因類型及工程性質特征自上至下可劃分為14個大層和若干亞層，其中第T層為填土層，第①-④層為全新世Q4沉積層，第⑤-⑧層為晚更新世層Q3沉積層，第⑨-⑾為中更新統Q2沉積層。

3 鉆孔樁施工

3.1 關鍵施工技術

3.1.1 鉆孔泥漿

由水、粘土和添加劑混合而成，粘土在拌制前，提前放入泥漿池中加水浸泡，待泥塊泡透后，加入造漿添加劑由人工攪拌，攪拌至均勻，并測出泥漿比重。根據鉆孔需要調整泥漿比重至合格并檢查其他相關的技術性能指標，保證泥漿符合鉆孔護壁的需要，在粘土層鉆進過程中，泥漿比重隨著鉆進深度的增大，會逐漸增大，要及時加低濃度泥漿，使泥漿比重符合鉆孔要求。在泥漿的制備和鉆孔的過程中設置專人，定時檢查泥漿的比重等技術指標。

泥漿池泥漿通過泥漿泵輸往鉆機鉆桿，壓入孔底將沉渣浮出流到泥漿池，循環使用泥漿。最后沉渣外運處理，對環境不造成任何影響。

3.1.2 埋設護筒

（1）護筒埋設采用樁位中心點位于圓心法，開挖護筒坑眼，做好護筒埋設，護筒采用3 mm鋼板卷制而成，所用護筒內徑為Φ1400，略大于樁徑，高度為2 m，護筒埋設應高出地面300 mm，護筒中心線與樁位中心線的允許偏差≤20 mm，護筒埋設應垂直、四周用粘土回填密實。

（2）護筒埋設好后，及時復核樁位，若有誤差大于規范要求，則重新埋設。

本工序重點要求為：護筒必須進入原土1500 mm；回填必須對稱進行以免護筒跑位；保證樁位位置無地下障礙物。

3.1.3 鉆孔

（1）本工程采用GPS-18型及GPS-15型鉆機正循環鉆進成孔，鉆頭均采用三翼鉆（三翼鉆進尺快，不糊鉆），直徑為1.2 m。鉆孔時，嚴格按照操作規程施工，開孔鉆進時要減壓低速鉆進保證開孔的垂直度垂直度應控制在1%以內。

（2）在成孔過程中，泥漿池循環溝應經常疏通，泥漿池應定期清理廢漿及時外運。

（3）泥漿補充與凈化：鉆進過程中及時檢查泥漿指標，并適當調整，每鉆進2m或地層變化處，撈取鉆渣樣品，檢查并與設計資料核對。

（4）常見事故處理

在處理孔內事故或因故停鉆，必須將鉆頭提出孔外，同時要保持規定的水位和要求的泥漿相對密度和稠度。

坍孔：回填砂和粘質土混合物到坍孔處以上1-2 m，重新鉆進。

鉆孔偏斜：用檢測器查明鉆孔偏斜位置，在偏斜處反復掃孔。

掉鉆落物：用打撈叉、打撈釣等工具取出落物。

糊鉆和埋鉆：調節泥漿指標，增大泵量及向孔內投入砂石，嚴重糊鉆時，停鉆清渣。

本工序的重點為：鉆進時密切注意樁架的穩定情況，護筒、土體是否有下陷情況，接、拆鉆桿時小心謹慎，每次應仔細檢查鉆桿接頭緊密連接[1-3]。

3.1.4 清孔

（1）鉆孔深度達到設計要求后，應對孔徑、孔深進行檢查。

（2）清孔分二次清空。

一次清孔完畢后，泥漿性能指標符合以下要求：泥漿比重控制在1.20及以下；泥漿粘度在20Pa·s及以下；泥漿含砂率控制在4%及以下；泥漿沉渣淀厚度控制在10 cm（鋼柱處5 cm）及以下。

鉆孔灌注樁清孔采用二次換漿清孔（正循環）。灌注樁鉆孔至設計標高，應充分利用鉆桿在原位進行第一次清孔，直到孔口返漿比重持續小于1.10-1.20，測得孔底沉渣小于100 mm，即抓緊吊放鋼筋籠和導管。

二次清孔完畢后，泥漿性能指標符合以下要求：泥漿比重控制在1.10及以下；泥漿粘度在20Pa·s及以下；泥漿含砂率控制在2%及以下；泥漿沉渣淀厚度控制在10 cm（鋼結構處5 cm）及以下。

3.1.5 水下混凝土灌注

（1）鋼筋籠安裝完畢，應進行隱蔽工程驗收，合格后應立即澆注水下混凝土；

（2）使用的商品混凝土應具有良好的和易性，坍落度宜為18～22 cm，商品混凝土進入現場后，試驗員必須每車混凝土進行塌落度測試，達不到規范要求的混凝土堅決不用；

（3）水下混凝土澆注采用Φ250 mm導管，導管接頭宜采用法蘭或雙螺紋方扣快速接頭。導管使用前應試拼裝、試壓，試水壓力為0.6～1.0 MPa。破損的密封圈應及時更換；

（4）使用的隔水塞應具有良好的隔水性能，保證順利排出。施工中向導管內放入球膽做為隔水塞。導管入孔后應徐徐轉動導管，檢查導管與鋼筋籠之間是否卡在一起；

（5）為使隔水塞能順利排出，導管底部至孔底的距離宜為300～500 mm。開始澆注混凝土時，要求快放，使導管有足夠的埋深。孔口安裝排漿泵，返出的泥漿回收到回漿池中；

（6）應有足夠的混凝土儲備量，使導管底部第一次埋入混凝土面1m以上，混凝土首灌數量按式V≥πD2/4（H1+H2）+πd2h1計算。

（7）導管埋入混凝土面深度宜為2～6 m，嚴禁導管提出混凝土面，應有專人測量導管埋深及管內外混凝土的高差，填寫混凝土的澆注記錄；

（8）水下混凝土必須連續施工，每根樁的澆注時間按初盤混凝土的初凝時間控制，對澆注過程中的一切故障均應記錄備案；

（9）控制最后一次澆注量，澆注面不得低于護筒頂標高，混凝土上層存在一層與混凝土接觸的浮漿層需要鑿除，為此混凝土高度需超灌1.2 m以上，以便在混凝土硬化后查明強度情況，將設計標高以上的部分用風鎬鑿去，不得傷害受力鋼筋。

本工序的重點為：精確計算理論初灌量，保證第一斗入孔后導管底部埋入砼面1m以上；為保證水下砼的澆注質量，導管在使用前應做水密性檢驗，拆除導管必須按照實測數據，防止導管拔空產生斷樁現象[4-5]。

3.2 樁基工程施工預防措施

3.2.1 坍孔

（1）現象：在成孔過程中或成孔后，孔壁坍落，造成鋼筋籠放不到底，樁底部有很厚的泥夾層。

（2）原因分析：比重不夠，起不到可靠的護壁作用。水頭高度不夠或孔內出現承壓水，降低了靜水壓力。護筒埋設太淺，下端孔坍塌。散砂層中鉆進時，進尺速度太快或停在一處空轉時間太長，轉速太快。

（3）預防措施：在松散砂土或流砂中鉆進時，應控制進尺，選用較大比重、粘度、膠體率的優質泥漿（或投入粘土摻片、卵石，低錘沖擊，使粘土膏、片卵石擠入孔壁）。泥漿比重可參考下表5使用。如地下水位變化過大，應采取升高護筒，增大水頭，或用虹吸管連接等措施。

（4）治理方法：如發生孔口坍塌，應先探明坍塌位置，將砂和粘土（或沙礫和黃土）混合物回填到坍塌位置以上1～2 m，如坍孔嚴重，應全部回填，等回填物沉積密實后再進行鉆孔。

3.2.2 樁孔偏斜

（1）現象：成孔后孔不直，出現較大垂直偏差。

（2）原因分析：鉆孔中遇較大的孤石或探頭石。在有傾斜度的軟硬地層交界處，巖石傾斜處，或在粒徑大小懸殊的砂卵石層中鉆進，鉆頭所受的阻力不勻。擴孔較大，鉆頭偏離方向。

（3）預防措施：安裝鉆機時要使轉盤、底座水平，起重滑輪緣、固定鉆桿的卡孔和護筒中心三者在同一軸線上，并經常檢查糾正。由于主動鉆桿較長，鉆動時上部擺動過大，必須在鉆架上增添導向架，控制鉆桿上的提引水龍頭，使其沿導向架向下鉆進。鉆桿、接頭應逐個檢查，及時調整。發現主動鉆桿彎曲，要用千斤頂及時調直或更換鉆桿。

（4）治理方法：在偏斜處吊住鉆頭，上下反復掃孔，使孔校直。在偏斜處回填砂粘土，待沉積密實后再鉆。

3.2.3 防止孔壁縮徑施工措施

（1）現象：孔徑小于設計孔徑。

（2）原因分析：塑性土膨脹，造成縮孔

（3）治理方法：根據地質情況和和試成孔的施工情況，應選擇合適的鉆頭，來達到孔壁的設計要求。成孔過程中，合理調整好轉速、鉆壓、泵量等參數，根據不同地層作適當調整，特別對易縮徑處的位置，應加大泵量，減小轉速等，同時應調整輸入泥漿的比重、粘度等。針對本工程樁的特點，應對第一清孔嚴格要求，適當增長一次清孔時間，同時要保證護壁泥漿的規范要求。工程樁施工時，應嚴格控制各工序的搭接要求，確保成孔結束至開澆砼的間隔時間控制。采用上下反復掃孔的辦法，以擴大孔徑。當設計樁距小于4倍樁徑時，應調整樁基施工間距；或新樁盡可能在鄰樁成樁24 h后開鉆。

4 結語

本文以寧波市北環快速路工程施工Ⅲ標段的基礎工程為背景，結合樁基工程概況和地質條件，介紹了寧波軟土地區鉆孔灌注樁的施工工藝，分析了寧波軟土地區樁基施工的關鍵技術，提出了樁基施工過程中常見問題的預防措施，可為在寧波軟土地區開展鉆孔灌注樁工程施工提供參考。

參考文獻

[1]廖勇剛.斜拉橋主墩樁基礎設計[J].四川建筑，2010，30（3）：100-101.

[2]張曉林，杜小鵑.降低人工挖孔樁基礎造價的有效措施[J].四川建筑，2011，31（3）：95-96.

[3]張利，張雷.墻下樁基承臺梁的內力計算[J].四川建筑科學研究，1999，2：44-47.